北疆機(jī)采棉等行密植模式下脫葉效果、產(chǎn)量及纖維品質(zhì)研究

石峰，田雨，時(shí)曉娟，王方永，韓煥勇*

(1 新疆農(nóng)墾科學(xué)院棉花研究所/農(nóng)業(yè)部西北內(nèi)陸區(qū)棉花生物學(xué)與遺傳育種重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，新疆 石河子 832000；2 石河子大學(xué)農(nóng)學(xué)院/新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)綠洲生態(tài)農(nóng)業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，新疆 石河子 832003)

棉花是我國重要經(jīng)濟(jì)作物，更是兵團(tuán)乃至新疆的支柱產(chǎn)業(yè)，隨著用工成本的逐步提升，新疆機(jī)采棉發(fā)展迅速[1-2]。機(jī)采棉是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，棉花的品種選育和合理栽培方式等都是限制機(jī)采棉發(fā)展的重要因素[3]。“矮、密、早、膜”栽培技術(shù)是新疆棉花高產(chǎn)的核心，當(dāng)前，新疆機(jī)采棉普遍采用一膜六行(66+10 cm)寬窄行種植模式，該種植模式高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)性較好，但該模式田間行距較小，棉花生長群體大，棉花脫葉效果差，導(dǎo)致機(jī)采收獲時(shí)含雜率較高，增加了清花程序，嚴(yán)重影響了原棉品質(zhì)[4-5]。趙新民等認(rèn)為兵團(tuán)需要對(duì)比研究不同機(jī)采棉種植模式，樹立質(zhì)量和效益第一、產(chǎn)量次之的發(fā)展理念[6]。此外，合理密植是棉花增產(chǎn)提質(zhì)的關(guān)鍵，適宜的株行距配置可以改善棉花群體結(jié)構(gòu)，確保產(chǎn)量和品質(zhì)[7-9]?；诖?，本研究團(tuán)隊(duì)于2014—2015年開展了早熟陸地棉等行距密植模式(76 cm等行距，株距5.6 cm)試驗(yàn)與示范，并取得了一定的效果[10]。為驗(yàn)證大田效果，團(tuán)隊(duì)于2015年在北疆主要植棉團(tuán)場，選用株型較為緊湊的適宜機(jī)采的主栽品種，設(shè)置常規(guī)機(jī)采一膜六行模式和一膜三行等行距密植模式，調(diào)查研究兩種模式下棉花脫葉催熟效果、產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成、纖維品質(zhì)的變化特征，旨在為北疆棉區(qū)大面積實(shí)現(xiàn)機(jī)采棉高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)高效栽培提供理論指導(dǎo)和技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試材料為常規(guī)機(jī)采棉品種，其中，新陸早61號(hào)品種植株塔型，較緊湊，Ⅱ式果枝，莖稈粗壯，早熟、葉片中等大小，葉色深綠，適宜機(jī)采；新陸早50號(hào)品種植株塔型，較緊湊，Ⅱ式果枝，莖稈柔韌性好，抗倒伏，早熟，葉片較小，葉色深綠，對(duì)脫葉劑敏感，含絮力強(qiáng)，適宜機(jī)采；新陸早45號(hào)品種植株塔型，較緊湊，Ⅱ式果枝，早熟，葉片中等大小，葉色灰綠，抗病，含絮力一般，適宜機(jī)采[11-13]。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2015年4—10月在新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)第八師主要植棉團(tuán)場進(jìn)行，設(shè)置2種機(jī)采棉種植模式，等行距密植模式為試驗(yàn)對(duì)象(R1)，常規(guī)模式為對(duì)照(CK)(表1)。等行距密植(76 cm)模式，一膜3行，株距5.7 cm，理論密度為23.0萬株/hm2；新疆棉區(qū)常規(guī)機(jī)采(66+10 cm)種植模式，一膜6行，株距9.0 cm，理論密度為29.0萬株/hm2。機(jī)械鋪膜播種，采用2.05 m的寬膜，一膜三管的毛管布置方式，試驗(yàn)面積均為6.67 hm2。于4月15日同期進(jìn)行播種，121團(tuán)于9月6日噴施脫葉催熟劑，133團(tuán)于9月2日噴施脫葉催熟劑，149團(tuán)于9月8日噴施脫葉催熟劑。脫葉劑均采用脫吐隆(德國拜耳作物科學(xué)公司生產(chǎn))，催熟劑為乙烯利(河北中天邦正生物科技股份公司生產(chǎn))。脫葉催熟劑噴施濃度參照一般大田使用量：225 mL/hm2(脫吐隆)+1500 mL/hm2(乙烯利)，各試驗(yàn)地用量均相同，其它田間管理措施均同當(dāng)?shù)馗弋a(chǎn)棉田。

表1 不同處理詳情

1.3 測定項(xiàng)目及方法

1.3.1 生育時(shí)期的調(diào)查

出苗期：全田50%的棉苗兩片葉子出土平展。

現(xiàn)蕾期：全田50%的棉株出現(xiàn)第1個(gè)3 mm大小的蕾。

開花期：全田50%的棉株基部任意一果枝上第1朵花開放的日期。

吐絮期：全田50%的棉株基部任意一果枝第1個(gè)棉鈴開裂漏出白絮的日期。

生育期：是指棉花出苗到吐絮所需要的絕對(duì)日數(shù)[14]。

1.3.2 脫葉及吐絮效果

調(diào)查前在每個(gè)處理中選擇長勢均勻的10株棉株，對(duì)其進(jìn)行掛牌標(biāo)記定點(diǎn)調(diào)查，且在施藥前調(diào)查基數(shù)時(shí)，統(tǒng)一將各點(diǎn)棉株新生小葉(葉寬<2 cm)片全部摘凈，調(diào)查指標(biāo)主要有脫葉率、懸葉率、枯葉率和吐絮率，計(jì)算公式如下：

脫葉率=(施藥前葉片總數(shù)-施藥后葉片總數(shù))/施藥前葉片總數(shù)×100%[15]；

(1)

懸葉率=懸掛葉/施藥前葉片總數(shù)×100%；

(2)

枯葉率=干枯葉/施藥前葉片總數(shù)×100%；

(3)

吐絮率=吐絮鈴數(shù)/棉鈴總數(shù)×100%。

(4)

上式中懸掛葉指脫落但未落地的掛枝葉片，枯葉指脫落而枯死在果枝上的葉片。

1.3.3 采收質(zhì)量的調(diào)查

于機(jī)采前在每個(gè)處理選取2 m2的代表性樣點(diǎn)3個(gè)，機(jī)采后收集樣點(diǎn)內(nèi)所有撞落棉、掛枝棉和遺留棉去除雜質(zhì)并稱重。撞落棉是指在機(jī)采過程中未吸入機(jī)艙內(nèi)而落到地上的棉花；掛枝棉是指機(jī)采后掛在棉株上的棉花；遺留棉是指未被采收而遺留在棉殼內(nèi)的棉花[16]。

損失率=(遺留棉總質(zhì)量+撞落棉總質(zhì)量+掛枝棉總質(zhì)量)/開裂棉鈴籽棉總質(zhì)量。

(5)

1.3.4 產(chǎn)量及纖維品質(zhì)的測定

于收獲期在每個(gè)處理選取6.67 m2的小區(qū)樣點(diǎn)3個(gè)，調(diào)查樣點(diǎn)內(nèi)全部株數(shù)、鈴數(shù)，折算出單位面積株數(shù)、單株結(jié)鈴數(shù)和單位面積總鈴數(shù)，收取長勢均勻一致的6株全部棉花，測定單鈴重，軋花后計(jì)算衣分；每個(gè)處理中選取3個(gè)6.67 m2的小區(qū)進(jìn)行實(shí)收；統(tǒng)一機(jī)采，計(jì)算產(chǎn)量。將各處理機(jī)采后的籽棉和加工后的皮棉送往石河子纖維檢驗(yàn)所，檢測纖維長度、比強(qiáng)度、整齊度、短纖維指數(shù)和馬克隆值等纖維品質(zhì)指標(biāo)，同時(shí)測定機(jī)采籽棉和加工皮棉后的含雜。

1.4 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2016進(jìn)行整理和分析，用Origin 2017作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同種植模式對(duì)棉花生育進(jìn)程的影響

由表2可以看出：與CK相比，R1模式下各品種生育進(jìn)程和各階段的生長天數(shù)差異較小，其中P50各生育進(jìn)程均呈現(xiàn)出較遲的趨勢，具體表現(xiàn)為出苗較晚、進(jìn)入蕾期較遲且蕾期長、花鈴期較短；P61和P45均表現(xiàn)為進(jìn)入蕾期較早且花鈴期較長。此外，與CK相比，R1模式對(duì)各品種生育期基本沒有影響。

表2 不同種植模式下棉花生育進(jìn)程

2.2 不同種植模式的棉花脫葉及吐絮效果

由表3可知：在施藥前期，與CK相比，R1模式下各品種均表現(xiàn)為較高的吐絮率，以P61最為明顯，高出CK 8.3%，P50相對(duì)較低，僅高出CK 0.5%。在施藥后期，與CK相比，R1模式下各品種單株葉片數(shù)均較低，脫葉率和吐絮率均表現(xiàn)為遞增的趨勢且均高于CK，其中P50脫葉率和吐絮率分別為98.5%和97.7%，分別高出常規(guī)模式2.7%和2.3%，P61脫葉率和吐絮率分別為90.8%和89.5%，分別高出CK 11%和5.5%。另外，與CK相比，R1模式下各品種間懸葉率和枯葉率略有差異，其中P61懸葉率相比CK增加2.7%，而P50懸葉率相比CK下降1.0%，P45枯葉率相比CK降低2.9%。

表3 不同種植模式下棉花脫葉和吐絮效果變化

2.3 不同種植模式的棉花產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素

兩種機(jī)采種植模式間棉花產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的差異見表4，可見：R1模式下不同品種收獲株數(shù)和總鈴數(shù)均低于CK，但單株鈴數(shù)、單鈴重均高于CK。其中，R1-P50單株結(jié)鈴數(shù)和單鈴重均為最大，單株結(jié)鈴數(shù)增幅為34.5%，而P61單株結(jié)鈴數(shù)增幅相對(duì)最低，僅20.4%；P45單鈴重增幅最高，為4.7%，其次為P50，為3.9%。從衣分上來看，與CK相比，R1模式下各品種差異在0.4%～1.2%。與CK相比，R1模式下各品種實(shí)收和機(jī)采(含雜)產(chǎn)量差異在30.0～430.5 kg/hm2。

表4 不同種植模式下棉花產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素比較

2.4 不同種植模式的棉花機(jī)采損失情況

由圖1可知：與CK相比，R1模式下，P61、P50和P45掛枝棉、撞落棉均較低，其中，P61掛枝棉下降了2.7 kg/666.67 m2，P50和P45掛枝棉均降低0.3 kg/666.67 m2；P50撞落棉下降最為明顯，較CK下降了1.7 kg/666.67 m2。在損失率方面，R1模式下不同品種略有差異，其中P61和P50損失率與CK相比，分別降低0.1%和0.6%。

圖1 不同種植模式下掛枝棉(a)、撞落棉(b)、棉花損失率(c)的比較

2.5 不同種植模式的棉花含雜率比較

籽棉或皮棉含雜高會(huì)使清雜次數(shù)增加，進(jìn)而導(dǎo)致棉花纖維品質(zhì)下降，最終影響原棉的經(jīng)濟(jì)價(jià)值[17]。由表5可知：與CK相比，R1模式下各品種籽棉在清理加工3或4次后均表現(xiàn)為較低的含雜率，其中，R1-P50含雜率僅為1.4%，較CK降低0.5%，P45次之，較CK下降了1.5%。

表5 不同種植模式下棉花含雜率比較 單位：%

根據(jù)原棉清理結(jié)果可知，各品種皮棉在清理2至3次后，含雜率略有差異，與CK相比，R1-P61皮棉最終清理后的含雜率略高，而R1-P50和R1-P45皮棉最終清理后的含雜率均較低，分別為0.4%和2.3%，相比CK分別降低0.1%和1.4%。

2.6 不同試驗(yàn)處理的棉花纖維品質(zhì)的測定結(jié)果與分析

不同種植模式下棉花纖維品質(zhì)測定結(jié)果見表6,由表6可知：R1模式下，P61機(jī)采籽棉纖維長度及整齊度分別為30.4 mm和84.3%，較CK分別增加0.6 mm和0.8%，此外，P61機(jī)采籽棉短纖維指數(shù)僅12.7%，較CK降低1.5%，降幅達(dá)到了10.6%；P50機(jī)采籽棉斷裂比強(qiáng)度為30.4 cN/Tex，較CK增加0.3 cN/Tex，幅幅為1.0%；P45加工籽棉纖維品質(zhì)各項(xiàng)指標(biāo)與CK相比差異不大。就加工皮棉而言，R1模式下各品種加工皮棉纖維長度、比強(qiáng)度和整齊度均高于CK，短纖維指數(shù)均低于CK，其中，P50纖維長度和整齊度分別為29.5 mm和83.3%，較CK分別增加0.2 mm和0.4%，增幅分別為0.7%和1.1%；P45斷裂比強(qiáng)度為31.1 cN/Tex，較CK增加1.0 cN/Tex，增幅為3.4%；P61短纖維指數(shù)為13.6%，較CK下降2.9%。兩種模式下各品種機(jī)采籽棉和加工皮棉馬克隆值差異均不大。

表6 不同種植模式下棉花纖維品質(zhì)各指標(biāo)差異比較

3 討論

3.1 機(jī)采棉等行密植模式對(duì)生育進(jìn)程及脫葉催熟效果的影響

等行距(76 cm)密植充分體現(xiàn)了光能的補(bǔ)償效應(yīng)和群體的自動(dòng)調(diào)節(jié)能力，適宜西北內(nèi)陸棉區(qū)，其核心目標(biāo)是提高脫葉率，應(yīng)選擇適宜的株型和長勢的棉花品種[10,18]。本文研究表明，與常規(guī)模式相比，等行距密植模式對(duì)北疆機(jī)采棉生育進(jìn)程基本沒有影響，有利于充分利用光熱資源，集中收獲；等行距密植模式下，各品種棉花均表現(xiàn)為更好的脫葉效果和吐絮效果，其中P50脫葉率和吐絮分別為98.5%、97.7%，分別高出常規(guī)模式2.7%、2.3%，P61脫葉率和吐絮率為90.8%、89.5%，分別高出常規(guī)模式11.0%、5.5%。這也說明等行密植模式下田間通風(fēng)透光性較好，有利于脫葉催熟劑發(fā)揮作用[19]。綜合懸葉率和枯葉率來看，P50懸葉率相比常規(guī)模式下降了1.0%，P45枯葉率相比常規(guī)模式降低2.9%，造成懸葉率、枯葉率下降的可能原因是常規(guī)高密度寬窄行種植模式棉株間果枝和葉枝葉片重疊程度高，葉片脫落時(shí)不易落在地面，而等行距密植模式下株行間有更大的空間，尤其對(duì)較小葉片脫落的阻礙小。

3.2 機(jī)采棉等行密植模式對(duì)產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

棉花產(chǎn)量主要由單位面積收獲株數(shù)、單株結(jié)鈴數(shù)、單鈴重、衣分所決定。作物冠層對(duì)光能的截獲與產(chǎn)量密切相關(guān)，為提高其生物學(xué)產(chǎn)量，就必須控制個(gè)體發(fā)育，要求植株個(gè)體與群體相適應(yīng)[20]。本文研究表明，等行距密植模式下不同品種棉花單株結(jié)鈴數(shù)和單鈴重均高于常規(guī)高密度種植模式，其中P50單株結(jié)鈴數(shù)較CK增幅為34.5%，P45單鈴重較CK增幅為4.7%，P50次之，為3.9%，這也說明等行距種植模式下通風(fēng)透光性更好、光熱資源合理分布、棉株個(gè)體優(yōu)勢發(fā)揮充分[18]。等行距密植模式下各品種產(chǎn)量與CK相比差異在一個(gè)較小的范圍內(nèi)，這與李建峰研究結(jié)果略有不同，原因可能是品種的適應(yīng)性不同，相比常規(guī)模式，等行距密植模式下緊湊型棉花競爭相對(duì)減弱，個(gè)體得到解放[20]。針對(duì)機(jī)采后棉花損失情況進(jìn)行綜合分析，與常規(guī)模式相比，等行距密植模式表現(xiàn)為較好的機(jī)械采收效果，其中P61掛枝棉降低2.7 kg/666.67 m2，P50撞落棉和損失率分別降低1.7 kg/666.67 m2和0.6%，而P45撞落棉較常規(guī)模式略有增加，造成這種差異的原因可能是P50含絮力較好。

3.3 機(jī)采棉等行密植模式對(duì)纖維品質(zhì)的影響

棉花采收質(zhì)量是影響纖維品質(zhì)的主體因素，機(jī)采過程中應(yīng)盡量減少雜質(zhì)含量，降低纖維品質(zhì)的損傷程度[21]。本研究表明，等行距密植模式下P50和P45籽棉含雜率分別為9.1%、14.4%，較CK分別下降了0.5%、2.5%。經(jīng)過清理加工后，等行距密植模式下，P50皮棉含雜率僅為0.4%，而P61和P45皮棉含雜率均為2.3%，說明等行距密植模式通風(fēng)透光性較好，利于藥效發(fā)揮，株行間較大的空間利于葉片脫落和機(jī)采，減少了機(jī)采雜質(zhì)，而造成P50含雜率明顯低于P61和P45的原因可能是P50葉片較小，并且對(duì)脫葉劑敏感。

4 結(jié)論

(1)在本研究試驗(yàn)條件下，等行距密植模式與常規(guī)模式相比，降低了機(jī)采損失，達(dá)到了高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)水平，并且，籽棉和皮棉含雜均低于常規(guī)模式，為減少雜質(zhì)清理次數(shù)和降低品質(zhì)損失提供了可能。

(2)等行距密植模式在機(jī)采籽棉及加工皮棉在纖維長度、斷裂比強(qiáng)度等纖維品質(zhì)指標(biāo)方面均優(yōu)于常規(guī)模式，這可為新疆機(jī)采棉的降密提質(zhì)和效益提升提供了技術(shù)支撐。